高考物理一轮复习 专题二 功和能 第5讲 功能关系在力学中的应用课件.ppt

第5讲功能关系在力学中的应用 1 2013 江苏单科 5 水平面上 一白球与一静止的灰球碰撞 两球质量相等 碰撞过程的频闪照片如图1所示 据此可推断 碰撞过程中系统损失的动能约占碰撞前动能的 图1 a 30 b 50 c 70 d 90 答案a 图2 答案bc 3 多选 2015 江苏单科 9 如图3所示 轻质弹簧一端固定 另一端与一质量为m 套在粗糙竖直固定杆a处的圆环相连 弹簧水平且处于原长 圆环从a处由静止开始下滑 经过b处的速度最大 到达c处的速度为零 ac h 圆环在c处获得一竖直向上的速度v 恰好能回到a 弹簧始终在弹性限度内 重力加速度为g 则圆环 图3 答案bd 4 2014 江苏单科 15 如图4所示 生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙 甲的速度为v0 小工件离开甲前与甲的速度相同 并平稳地传到乙上 工件与乙之间的动摩擦因数为 乙的宽度足够大 重力加速度为g 图4 1 若乙的速度为v0 求工件在乙上侧向 垂直于乙的运动方向 滑过的距离s 2 若乙的速度为2v0 求工件在乙上刚停止侧向滑动时的速度大小v 3 保持乙的速度2v0不变 当工件在乙上刚停止滑动时 下一只工件恰好传到乙上 如此反复 若每个工件的质量均为m 除工件与传送带之间摩擦外 其他能量损耗均不计 求驱动乙的电动机的平均输出功率 图5 主要题型 选择题和计算题知识热点 1 单独命题 功和功率的理解与计算 利用动能定理分析简单问题 对动能变化 重力势能变化 弹性势能变化的分析 对机械能守恒条件的理解及机械能守恒定律的简单应用 2 交汇命题 结合v t f t等图象综合考查多过程的功和功率的计算 结合应用动能定理 机械能守恒定律和能量守恒定律 结合动力学方法解决多运动过程问题 物理方法 1 守恒法 2 整体法 分段法 3 图象法 4 转化法 考向一功和功率的理解与计算 核心知识 规律方法 1 2015 合肥市高三第二次质检 如图6 两个完全相同的小球a b 在同一高度处以相同大小的初速度v分别水平抛出和竖直向上抛出 下列说法正确的是 a 两小球落地时的速度相同b 两小球落地时 a球重力的瞬时功率较小c 从开始运动至落地 a球重力做功较大d 从开始运动至落地 重力对a小球做功的平均功率较小 图6 答案b d 3 多选 2015 浙江理综 18 我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器 舰载机总质量为3 0 104kg 设起飞过程中发动机的推力恒为1 0 105n 弹射器有效作用长度为100m 推力恒定 要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80m s 弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和 假设所受阻力为总推力的20 则 a 弹射器的推力大小为1 1 106nb 弹射器对舰载机所做的功为1 1 108jc 弹射器对舰载机做功的平均功率为8 8 107wd 舰载机在弹射过程中的加速度大小为32m s2 答案abd 4 多选 2015 济南市3月高考模拟 一滑块放在水平面上 从t 0时刻开始对滑块施加一水平方向的恒力f 使滑块由静止开始运动 恒力f作用的时间为t1 如图7所示为滑块在整个过程中的速度随时间的变化规律 且图线的倾角 若0 t1时间内恒力f做的功以及滑块克服摩擦力做的功分别为w和w1 恒力f做功的平均功率以及滑块克服摩擦力做功的平均功率分别为p和p1 t1 t2时间内滑块克服摩擦力做的功与克服摩擦力做功的平均功率分别为w2 p2 则下列关系式正确的是 图7 a w w1 w2b w1 w2c p p1 p2d p1 p2 答案acd 考向二几个重要功能关系的应用 核心知识 规律方法 1 常见的功能关系 1 合外力做功与动能的关系 w合 ek 2 重力做功与重力势能的关系 wg ep 3 弹力做功与弹性势能的关系 w弹 ep 4 除重力以外其他力做功与机械能的关系 w其他 e机 5 滑动摩擦力做功与内能的关系 ffx相对 e内 2 解答功能关系这类问题的关键分析清楚物体的运动过程 以及过程中力做功的情况 明确力做功对应的能量转化 1 2015 清远市高三期末调研考试 滑雪运动员沿斜坡下滑了一段距离 重力对他做功为2000j 运动员克服阻力做功100j 则运动员的 a 机械能减小了100jb 动能增加了2100jc 重力势能减小了1900jd 重力势能增加了2000j 解析运动员下滑过程中 减少的重力势能等于重力做的功2000j 由于克服阻力做功100j 由能量守恒定律可知 运动员的机械能减少了100j 由动能定理可知 运动员增加的动能为 ek 2000 100 j 1900j 选项b c d错误 a正确 答案a 2 足够长的水平传送带以恒定速度v匀速运动 某时刻一个质量为m的小物块以大小也是v 方向与传送带的运动方向相反的初速度冲上传送带 最后小物块的速度与传送带的速度相同 在小物块与传送带间有相对运动的过程中 滑动摩擦力对小物块做的功为w 小物块与传送带间因摩擦产生的热量为q 则下列判断中正确的是 答案b 3 2015 天津理综 5 如图8所示 固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环 圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接 弹簧的另一端连接在墙上 且处于原长状态 现让圆环由静止开始下滑 已知弹簧原长为l 圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2l 未超过弹性限度 则在圆环下滑到最大距离的过程中 图8 答案b 4 如图9所示 质量为m 8kg的长木板放在光滑水平面上 在木板左端施加f 12n的水平推力 当木板向右运动的速度达到v0 1 5m s时 在其右端轻轻放上一个大小不计 质量为m 2kg的铁块 铁块与木板间的动摩擦因数 0 2 木板足够长 取g 10m s2 求 图9 1 当二者达到相同速度时 木板对铁块以及铁块对木板所做的功 2 当二者达到相同速度时 木板和铁块之间因摩擦所产生的热量 答案 1 9j 13 5j 2 4 5j 1 功能关系的应用 三注意 1 分清是什么力做功 并且分析该力做正功还是做负功 根据功能之间的对应关系 判定能的转化形式 确定能量之间的转化情况 2 也可以根据能量之间的转化情况 确定是什么力做功 尤其可以方便计算变力做功的多少 3 功能关系反映了做功和能量转化之间的对应关系 功是能量转化的量度和原因 在不同问题中的具体表现不同 2 功和能分析 对滑块和滑板分别运用动能定理 或者对系统运用能量守恒定律 如图所示 要注意区分三个位移 求摩擦力对滑块做功时用滑块对地的位移x滑 求摩擦力对滑板做功时用滑板对地的位移x板 求摩擦生热时用相对滑动的路程x相 核心知识 考向三动力学方法和动能定理 机械能守恒定律的综合应用 3 规律方法 1 若一个物体或多个物体参与了多个运动过程 有的过程只涉及运动和力的问题或只要求分析物体的动力学特点 则要用动力学方法求解 2 若某过程涉及做功和能量转化问题 则要考虑应用动能定理 机械能守恒定律或功能关系求解 1 多选 2015 西安八校高三联考 2014年春晚中开心麻花团队打造的创意形体秀 魔幻三兄弟 给观众留下了很深的印象 该剧采用了 斜躺 的表演方式 三位演员躺在倾角为30 的斜面上完成一系列动作 摄像机垂直于斜面拍摄 让观众产生演员在竖直墙面前表演的错觉 演员甲被演员乙和演员丙 竖直向上 抛出 到最高点后恰好悬停在 空中 已知演员甲的质量m 60kg 该过程中观众看到演员甲上升的 高度 为0 8m 设演员甲和斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力 重力加速度g 10m s2 不计空气阻力 则该过程中 下列说法正确的是 a 演员甲被抛出的初速度为4m sb 演员甲运动的时间为0 4sc 演员甲的重力势能增加了480jd 演员乙和演员丙对甲做的功为480j 答案abd 2 多选 2015 江苏省江阴市五校联考 如图9甲所示 轻杆一端与质量为1kg 可视为质点的小球相连 另一端可绕光滑固定轴在竖直平面内自由转动 现使小球在竖直平面内做圆周运动 经最高点开始计时 取水平向右为正方向 小球的水平分速度v随时间t的变化关系如图乙所示 a b c三点分别是图线与纵轴 横轴的交点 图线上第一周期内的最低点 该三点的纵坐标分别是1 0 5 g取10m s2 不计空气阻力 下列说法中正确的是 图10 a 轻杆的长度为0 6mb 小球经最高点时 杆对它的作用力方向竖直向上c b点对应时刻小球的速度为3m sd 曲线ab段与坐标轴所围图形的面积为0 5m 答案ab 3 2015 山东理综 23 如图11甲所示 物块与质量为m的小球通过不可伸长的轻质细绳跨过两等高定滑轮连接 物块置于左侧滑轮正下方的表面水平的压力传感装置上 小球与右侧滑轮的距离为l 开始时物块和小球均静止 将此时传感装置的示数记为初始值 现给小球施加一始终垂直于l段细绳的力 将小球缓慢拉起至细绳与竖直方向成60 角 如图乙所示 此时传感装置的示数为初始值的1 25倍 再将小球由静止释放 当运动至最低位置时 传感装置的示数为初始值的0 6倍 不计滑轮的大小和摩擦 重力加速度的大小为g 求 图10 1 物块的质量 2 从释放到运动至最低位置的过程中 小球克服空气阻力所做的功 解析 1 设开始时细绳的拉力大小为t1 传感装置的初始值为f1 物块质量为m 由平衡条件得对小球 t1 mg 对物块 f1 t1 mg 当细绳与竖直方向的夹角为60 时 设细绳的拉力大小为t2 传感装置的示数为f2 据题意可知 f2 1 25f1 由平衡条件得对小球 t2 mgcos60 对物块 f2 t2 mg 联立 式 代入数据得m 3m 答案 1 3m 2 0 1mgl 图12 1 小球初速度v0的大小 2 小球滑过c点时的速率vc 3 要使小球不离开轨道 则竖直圆弧轨道的半径r应该满足什么条件 高频考点五动力学观点和能量观点的综合应用 规律的优先原则 1 涉及运动时间或相互作用时间 宜优先选取牛顿第二定律和运动学公式 2 对单个物体 宜选用动能定理 特别是涉及位移的应优先选用动能定理 3 若是多个物体组成的系统 则优先考虑机械能守恒定律和能量守恒定律 4 若涉及系统内物体间的相对路程并涉及滑动摩擦力做功 要优先考虑能量守恒定律 3分 2014 安徽卷 如图13所示 有一内壁光滑的闭合椭圆形管道 置于竖直平面内 mn是通过椭圆中心o点的水平线 已知一小球从m点出发 初速率为v0 沿管道mpn运动 到n点的速率为v1 所需时间为t1 若该小球仍由m点以初速率v0出发 而沿管道mqn运动 到n点的速率为v2 所需时间为t2 则 图13 a v1 v2 t1 t2b v1 v2 t1 t2c v1 v2 t1 t2d v1 v2 t1 t2审题流程第1步 抓关键点 获取信息 2 第2步 找突破口 明确思路 解析思路 小球在运动过程中机械能守恒 沿管道mpn运动时 重力势能先增加后减少 则动能先减少后增加 沿管道mqn运动时 重力势能先减少后增加 则动能先增加后减少 并且v1 v2 小球沿管道mpn运动到n点与沿管道mqn运动到n点的路程相等 而沿管道mpn运动比沿管道mqn运动的平均速率小 所以沿管道mpn运动到n点比沿管道mqn运动到n点的时间长 即t1 t2